ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ШВИДКОСТІ ПІСЛЯЗВАРЮВАЛЬНОГО ОХОЛОДЖЕННЯ НА ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ ЗВАРНИХ З'ЄДНАНЬ ПРЯМОШОВНИХ ТРУБ ВЕЛИКОГО ДІАМЕТРУ КЛАСУ МІЦНОСТІ К60 (X70)
DOI:
https://doi.org/10.31498/2522-9990302025347033Ключові слова:
Високоміцна трубна сталь; сталь класу К60 (Х70); зона термічного впливу (ЗТВ); імітація термічного циклу зварювання; термокінетична діаграма; структурно фазові перетворення; бейнітна структура; швидкість охолодження; ударна в’язкість.Анотація
Забезпечення надійності газотранспортної системи та енергетичної інфраструктури
України є питанням національної безпеки, особливо в умовах триваючої військової агресії.
Важливо отримувати зварні з’єднання труб великого діаметру про прокладанні та
ремонті з гарантованою якістю й довгостроковими властивостями.
Метою дослідження є визначення впливу термічних циклів зварювання на структурно
фазові перетворення та механічні властивості трубної сталі групи міцності К60 (Х70).
Через складну будову та малі розміри зон термічного впливу (ЗТВ) оцінювання змін у
металевій структурі здійснювали на основі імітації зварювального нагріву, що дозволяє
дослідити вплив тепловкладення без проведення реального процесу зварювання.
Зразки нагрівали зі швидкістю 260 °С/с до 1350 °С та охолоджували в діапазоні
швидкостей 0,2–200 °С/с. На основі дилатометричних кривих побудовано термокінетичну
діаграму розпаду переохолодженого аустеніту, яка показала, що основним перетворенням у
досліджуваній сталі є бейнітне, тоді як феритне перетворення спостерігається лише за
низьких швидкостей охолодження. За швидкості до 5 °С/с формується полігональний ферит
уздовж границь зерен, що свідчить про потенційно низьку ударну в’язкість. У діапазоні до 10
°С/с утворюється верхній бейніт гранулярної морфології, тоді як за 10–30 °С/с — нижній
бейніт голчастої морфології. За швидкостей понад 30 °С/с формується рейковий бейніт із
дисперсними прошарками МА. Зі збільшенням швидкості охолодження зменшується величина
вихідного зерна аустеніту.
Встановлено, що мікроструктура ЗТВ суттєво визначає в’язкопластичні властивості
сталі: гранулярний бейніт характеризується низькою розорієнтованістю та гіршою
ударною в’язкістю, тоді як голчастий і рейковий бейніт забезпечують покращення
механічних характеристик.
Для отримання оптимальних властивостей у промислових умовах рекомендовано
забезпечувати швидкість охолодження 10–20 °С/с шляхом інтенсифікації охолодження та
зменшення погонної енергії зварювання.
Посилання
Віталій Чекмез: «Як розвивається сегмент труб великого діаметру в Україні». URL:
https://gmk.center/ua/interview/vitalij-chekmez-yak-rozvivaietsya-segment-trub-velikogo-diametru
v-ukraini/ (дата звернення 04.12.2025)
Гольдштейн М. И. Специальные стали / М.И. Гольдштейн, С.В. Грачев, Ю.Г. Векслер.
М.: Металлургия, 1985. – 408 с.
Грабин В.Ф. Металловедение сварки низко- и среднелегированных сталей / В.Ф.
Грабин, А.В. Денисенко. К.: Наук. думка, 1978. – 272с.
Пантейков С.П. Спеціальна металургія сталей і сплавів. Т.1. Спеціальні сталі і сплави
: навчальний посібник / С.П. Пантейков, М.А. Кащеєв. Кам’янське : ДДТУ, 2021.– 118 c.
Позняков В.Д. Технології зварювання для виготовлення і ремонту металевих
конструкцій із високоміцних сталей / В.Д. Позняков. Вісник НАН України, 2017, № 1 С.64-70
Позняков В.Д. Структура и свойства сварных соединений стали С390 (S355J2) / В.Д.
Позняков, С.Л. Жданов, А.А. Максименко. Автоматическая сварка. 2012. № 8. С. 7—11.
Костін В.А. Структурні перетворення металу зони термічного впливу зварних з'єднань
високоміцних броньових сталей / В.А. Костін, Г.М. Григоренко, В.Д. Позняков, Т.О. Зубер.
Фізико-хімічна механіка матеріалів. 2019. Т. 55, № 6. С. 78-83.
Mohsen Mohammadijoo Characterization of HAZ of API X70 Microalloyed Steel Welded
by Cold-wire Tandem Submerged Arc Welding / Mohsen Mohammadijoo, Stephen Kenny, Laurie
Collins, Hani Henein. Metallurgical and Materials Transactions A, 2017, Volume 48, pages 2247
